Bí ẩn 1.600 năm của chiếc cốc Lycurgus: Các nhà khoa học tái tạo thành công loại thủy tinh đổi màu thời La Mã

Cốc Lycurgus, hiện được lưu giữ tại Bảo tàng Anh, nổi tiếng với khả năng đổi màu kỳ diệu: xanh ngọc dưới ánh sáng thường và đỏ hồng ngọc khi được chiếu sáng từ phía sau. Suốt nhiều thế kỷ, hiệu ứng quang học này khiến giới sử học và những người chế tác thủy tinh bối rối.

Mới đây, các nhà khoa học từ Đại học Sheffield đã tái tạo thành công hành vi quang học đặc biệt đó, dựa trên một công thức cổ xưa được phục dựng từ mảnh vỡ của chính tác phẩm gốc.

Cốc Lycurgus đổi màu dưới ánh sáng

Kỳ quan quang học của thế giới cổ đại

Chiếc cốc có từ thế kỷ thứ tư này được chạm nổi một bức phù điêu thần thoại mô tả truyền thuyết về vua Lycurgus trong thiên sử thi Iliad của Homer. Hình ảnh cho thấy thần rượu vang Dionysus chiến thắng Lycurgus khi vị vua này bị dây nho quấn chặt.

Năm 2022, tác phẩm được một hội đồng quốc tế công nhận là một trong bảy kỳ quan thủy tinh của thế giới. Điều khiến nó trở nên đặc biệt chính là hiệu ứng lưỡng sắc (dichroic) – khả năng hiển thị hai màu khác nhau tùy thuộc vào cách ánh sáng tác động.

Bí quyết nằm ở các hạt nano vàng và bạc

Tiến sĩ Lisa Hollands, kỹ thuật viên tại Trường Kỹ thuật Hóa học, Vật liệu và Sinh học thuộc Đại học Sheffield, cho biết việc tái tạo thành công là "một công trình của tình yêu" và "nhiều người đã từng thử trước đó nhưng chỉ thành công hạn chế". Bà chia sẻ: "Với tôi, đó là phép màu."

Quy trình bắt đầu bằng việc tạo ra thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ trên 1.000°C. Khi thủy tinh nguội đi, các tinh thể nano vàng và bạc – mỗi hạt nhỏ hơn một hạt cát khoảng nghìn lần – bắt đầu hình thành và kết tụ quanh các hạt bên trong khối thủy tinh.

Cơ chế hoạt động được Hollands giải thích cặn kẽ:

"Ánh sáng trắng được cấu thành từ nhiều màu khác nhau, như bạn thấy khi có cầu vồng trên trời. Các hạt nano nhỏ hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng, và trong những điều kiện nhất định, chúng chặn một số màu do ánh sáng tác động lên các electron trong nguyên tử."

Bà bổ sung: "Với loại thủy tinh này, nếu ánh sáng chiếu xuyên qua, các hạt vàng và bạc sẽ chặn ánh sáng xanh lam và xanh lục, chỉ cho phép đỏ và cam đi qua. Nếu ánh sáng phản xạ khỏi bề mặt, các hạt sẽ tán xạ ánh sáng, tạo ra màu xanh lục đục mà chúng ta nhìn thấy."

Góc nhìn từ giới khảo cổ học

Giáo sư danh dự Ian Freestone, chuyên gia về vật liệu khảo cổ tại Đại học College London, đánh giá dự án của Sheffield có độ chính xác cao hơn nhiều so với những nỗ lực tái tạo một loại thủy tinh có màu tương tự vào thập niên 1960.

Hiệu ứng đổi màu của thủy tinh Lycurgus

"Dự án này tham vọng hơn và chính xác hơn. Tôi rất hào hứng vì lần đầu tiên tôi cảm nhận được việc tạo ra những màu sắc này khó khăn đến mức nào. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu cách những người thợ thủ công La Mã thực sự làm việc."

Ông cũng lưu ý rằng màu sắc phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện trong lò nung: "Nếu thủy tinh được đặt ở vị trí khác trong lò, màu sắc sẽ khác đi... Việc màu sắc nhạy cảm đến vậy với vị trí trong lò cho thấy người La Mã rất khó kiểm soát màu. Điều đó khiến tôi nghĩ rằng với thủy tinh Lycurgus, họ đã gặp may."

Ý nghĩa văn hóa của sắc đỏ – xanh

Freestone đề cập đến một giả thuyết thú vị về sự kết hợp màu đỏ – xanh lục, cho rằng chúng có thể tượng trưng cho quá trình chín của quả nho. Ông giải thích:

"Cảnh được khắc họa có những dây nho kéo Lycurgus xuống âm phủ. Vì vậy, chiếc cốc có thể đã được dùng trong một nghi lễ uống rượu nào đó."

Một bức thư được cho là do hoàng đế Hadrian gửi anh rể mình tại Rome có đoạn: "Ta đã gửi cho ngươi những chiếc cốc nhiều màu có khả năng đổi màu, do thầy tế của một ngôi đền dâng tặng... Ta muốn ngươi dùng chúng trong các bữa tiệc vào những ngày lễ hội."

Từ phòng thí nghiệm đến tác phẩm nghệ thuật đương đại

Đại học Sheffield đã mời nghệ nhân thủy tinh Elliot Walker hiện thực hóa hiệu ứng này trong một tác phẩm điêu khắc thủy tinh đương đại nhằm tôn vinh "người anh em cổ đại" của nó, kết hợp câu chuyện Lycurgus với tượng Atlas Farnese – với quả địa cầu được thay bằng một chiếc cốc.

"Với tôi, đó là sự kết nối với những người thợ chế tác La Mã," Walker chia sẻ.

Tác phẩm sẽ được ra mắt tại Phòng trưng bày Millennium, trong khuôn khổ Lễ hội Tâm trí của trường đại học (từ ngày 6 đến 15 tháng 11), trước khi được trưng bày thường xuyên tại Bảo tàng Thủy tinh Turner.

Ý nghĩa với giới công nghệ vật liệu hiện đại

Thành tựu của nhóm Sheffield không chỉ mang giá trị khảo cổ. Nó còn là minh chứng sống động cho sức mạnh của công nghệ nano – lĩnh vực đang là nền tảng cho nhiều tiến bộ hiện đại, từ cảm biến quang học, vật liệu thông minh đến các thiết bị quang tử trong ngành viễn thông.

Việc người La Mã đã làm chủ được kỹ thuật điều khiển các hạt nano trên 1.600 năm trước, dù có thể chỉ nhờ may mắn, cho thấy khoảng cách giữa trí tuệ cổ đại và công nghệ hiện đại đôi khi mong manh hơn chúng ta tưởng. Như Hollands hài hước nhận xét:

"Nếu người La Mã có thể thấy tôi làm thí nghiệm, họ có lẽ sẽ cười và hỏi: 'Sao cô ấy lại không biết cách làm cái này chứ?'"